MUX & DEMUX – Ngã Tư Trong Mạch Số

Hùng Vũ

Sat, 23 Aug 2025

Trong thiết kế mạch số, một trong những vấn đề thường gặp là lựa chọn đường đi cho dữ liệu. Ở một số trường hợp, ta cần chọn xem dữ liệu nào sẽ được đưa ra ngoài; ngược lại, cũng có lúc ta cần phân phối dữ liệu từ một nguồn duy nhất sang nhiều đích khác nhau. Đó chính là công việc của MUX (Multiplexer) và DEMUX (Demultiplexer).

Bạn có thể hình dung chúng như ngã tư giao thông:

• MUX giống như việc nhiều con đường nhập vào một, và bạn cần tín hiệu điều khiển để chọn đúng hướng đi ra.

• DEMUX thì ngược lại, một con đường chính có thể chia ra nhiều nhánh, và dữ liệu phải đi đúng hướng được chỉ định.

1. MUX (Multiplexer) là gì?

Multiplexer (MUX) còn gọi là bộ chọn dữ liệu.

• Nó có nhiều ngõ vào (inputs) nhưng chỉ có một ngõ ra (output).

• Ngõ ra nào được chọn hoàn toàn phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển (select line).

Ví dụ:

• 2:1 MUX có 2 ngõ vào, 1 ngõ ra, và 1 tín hiệu điều khiển.

• 4:1 MUX có 4 ngõ vào, 1 ngõ ra, và 2 tín hiệu điều khiển.

• 8:1 MUX có 8 ngõ vào, 1 ngõ ra, và 3 tín hiệu điều khiển.

Ý nghĩa: MUX cho phép ta gom nhiều luồng dữ liệu nhưng vẫn duy trì một đầu ra duy nhất, đảm bảo tối ưu hóa đường truyền và tránh lãng phí tài nguyên.

2. DEMUX (Demultiplexer) là gì?

Demultiplexer (DEMUX) là phần tử ngược lại với MUX.

• Nó có một ngõ vào (input) duy nhất nhưng lại có nhiều ngõ ra (outputs).

• Tín hiệu đầu vào sẽ được phân phối đến đúng ngõ ra, tùy vào tín hiệu điều khiển.

Ví dụ:

• 1:2 DEMUX có 1 ngõ vào, 2 ngõ ra, và 1 tín hiệu điều khiển.

• 1:4 DEMUX có 1 ngõ vào, 4 ngõ ra, và 2 tín hiệu điều khiển.

Ý nghĩa: DEMUX đóng vai trò như một bộ “rẽ nhánh”, dẫn tín hiệu từ nguồn đến đúng nơi cần đến, giúp quản lý và phân bổ dữ liệu hiệu quả.

3. Ứng dụng thực tế của MUX và DEMUX

MUX thường được sử dụng trong các hệ thống mạch số để:

• Chọn dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, chẳng hạn chọn dữ liệu từ RAM, I/O hay CPU.

• Tạo đường truyền CPU → RAM → I/O, nơi nhiều nguồn dữ liệu chia sẻ chung một bus.

• Tối ưu hóa số lượng dây dẫn, giảm sự phức tạp trong thiết kế mạch.

DEMUX được ứng dụng để:

• Phân phối tín hiệu đến nhiều thiết bị khác nhau, ví dụ từ một bộ phát tới nhiều kênh nhận.

• Giải mã địa chỉ trong bộ nhớ, khi một tín hiệu cần được gửi đến đúng ô nhớ.

• Dẫn dữ liệu đến các kênh truyền song song, đảm bảo hệ thống hoạt động trơn tru.

4. Cách học và ghi nhớ nhanh

• Hãy tưởng tượng MUX giống như nhiều micro nhưng chỉ nối đến một chiếc loa duy nhất – chỉ một giọng được chọn để phát ra.

• Ngược lại, DEMUX giống như một micro duy nhất nhưng phát ra nhiều loa khác nhau, tùy vào việc bạn muốn giọng nói được nghe ở đâu.

• Sử dụng bảng chân lý (truth table) để hiểu rõ cách các tín hiệu điều khiển ảnh hưởng đến đầu ra.

Kết luận

MUX và DEMUX chính là “ngã tư giao thông” của dữ liệu số. Chúng giúp kiểm soát, lựa chọn, và phân phối dữ liệu trong hệ thống số một cách có trật tự và hiệu quả.

Việc nắm vững hai khối logic cơ bản này không chỉ giúp bạn hiểu rõ hơn về cách dữ liệu di chuyển trong CPU, bộ nhớ và bus, mà còn là bước đệm quan trọng để tiến sâu vào các lĩnh vực RTL Design, FPGA, và ASIC – những công nghệ then chốt trong ngành vi mạch hiện đại.